專利名稱：用于可見光通信的信道聚集和保護信道指示符的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請一般涉及可見光通信，并且更具體地，涉及使用位映射(bitmap)進行信道聚集的機制。
背景技術(shù)：
可見光通信(VLC)是使用透光介質(zhì)中的可見光進行短距光學(xué)無線通信的新技術(shù)。 這種技術(shù)提供了對幾百太赫茲(THz)的未許可頻譜的利用。VLC不受與射頻(RF)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的電磁干擾和非干擾問題的影響。VLC通過允許用戶看到經(jīng)過通信信道的數(shù)據(jù)傳輸而提供了更高等級的安全性。VLC的另一個好處是其增加和補充來自已有可見光基礎(chǔ)設(shè)施的已有服務(wù)(諸如照明、顯示、指示、裝飾等)。VLC網(wǎng)絡(luò)是在VLC中使用的兩個或更多設(shè)備的任何網(wǎng)絡(luò)。廣泛使用VLC的障礙在于缺乏為了 VLC目的而制造的標(biāo)準(zhǔn)化的光源(light source) 0當(dāng)前，在VLC設(shè)備中使用的光源是用于照明或裝飾目的的常規(guī)光源。也就是，制造商基于審美和制造成本來選擇材料和顏色。而且，也沒有為VLC定義的標(biāo)準(zhǔn)頻帶。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要在可見光光譜內(nèi)定義一組頻帶的頻帶計劃(bandplan)，以及在VLC傳輸期間適應(yīng)(accommodate)跨越多個頻帶的光源的方案。技術(shù)方案提供用于在可見光通信(VLC)設(shè)備的鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間、在介質(zhì)訪問控制 (MAC)層中的能力字段交換的方法。該方法包括生成聚集位映射，該聚集位映射指示第一設(shè)備的可見光通信(VLC)發(fā)射機是否使用包括多個激活頻帶的至少一個聚集頻帶。聚集位映射在能力信息交換(CIE)信號中發(fā)送給第二設(shè)備。提供了可見光通信(VLC)設(shè)備。VLC設(shè)備包括發(fā)射機，其被配置來發(fā)送VLC信號?？刂破魃删奂挥成洌摼奂挥成渲甘镜谝辉O(shè)備的發(fā)射機是否使用包括多個激活頻帶的至少一個聚集頻帶，并且將聚集位映射包括在將要發(fā)送給第二設(shè)備的能力信息交換(CIE) 信號。提供了非瞬時存儲介質(zhì)，其包括在支持可見光通信(VLC)的設(shè)備中使用的軟件指令。瞬時軟件指令在由控制器運行時執(zhí)行方法，該方法包括生成聚集位映射，該聚集位映射指示第一設(shè)備的可見光通信(VLC)發(fā)射機是否使用包括多個激活頻帶的至少一個聚集頻帶。聚集位映射在能力信息交換(CIE)信號中發(fā)送給第二設(shè)備。在以下描述具體實施方式
之前，最好闡述在貫穿本專利文件中使用的一定詞語和短語的定義術(shù)語“包括”和“包含”以及它們的變型意味著包括而非限制；術(shù)語“或”是包含，意思是和/或；短語“關(guān)聯(lián)于”和“與之相關(guān)聯(lián)”，以及它們的變型，可以意味著包括、包括在其中、與其互連、包含、包含在其中、連接到或與之連接、耦接到或與之耦接、與之通信、 與之協(xié)作、交織、并列、接近于、綁定到或與之綁定、具有、具有其性質(zhì)等等；而術(shù)語“控制器” 意味著控制至少一個操作的任何設(shè)備、系統(tǒng)、或其部分，這樣的設(shè)備可以以硬件、固件、或軟件、或者至少兩種的一些組合來實現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)注意，與任意特定控制器相關(guān)聯(lián)的功能性可以是集中式的或分布式的，無論是本地還是遠(yuǎn)程。貫穿本專利文件中提供了對于一定詞語和短語的定義，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在許多實例中(如果不是在大多數(shù)實例中)， 這樣的定義也適用于這樣定義的詞語和短語的先前、以及將來的使用。


為了更全面的理解本公開及其優(yōu)勢，現(xiàn)在將參考結(jié)合附圖的以下描述，在附圖中相同的參考標(biāo)號代表相同的部分
圖1示出了全電磁頻譜(frequency spectrum)，以及根據(jù)本公開的原理的由可見光占用的波長的展開(breakout)；
圖2示出了根據(jù)本公開的原理的可能導(dǎo)致干擾的不同類型的光源的譜寬和波長中的變化的示例；
圖3示出了根據(jù)本公開的實施例的VLC設(shè)備；
圖4示出了根據(jù)本公開的實施例的可見光通信的示例頻帶計劃；
圖5和圖6示出了根據(jù)本公開的實施例的意圖的(intentional)和非意圖的 (unintentional)傳輸；
圖7、圖8和圖9示出了根據(jù)本公開的實施例的聚集和保護位映射；
圖10和圖11示出了根據(jù)本公開的另一個實施例的聚集和保護位映射；
圖12-14示出了根據(jù)本公開的實施例的合并的(merged)聚集和保護信道位映射；
圖15示出了根據(jù)本公開的實施例的代表多個光源的合并的位映射；
圖16示出了根據(jù)本公開的實施例的使用標(biāo)記符(marker)在代表多個光源的位映射中劃分(demarcate)聚集的信道；
圖17示出了根據(jù)本公開的實施例的用于在鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間從發(fā)送VLC設(shè)備接收能力信息的過程；以及
圖18示出了根據(jù)本公開的實施例的用于在鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間在兩個VLC設(shè)備之間交換能力信息的過程。
具體實施方式
用來描述本專利文件中的本公開的原理的以下討論的圖1到圖18以及各種實施例僅僅作為例示，而不應(yīng)當(dāng)以任何方式被解釋為限制公開的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本公開的原理可以在任何適當(dāng)布置的可見光通信網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)。
圖1示出了全電磁頻譜，以及根據(jù)本公開的原理的由可見光占用的波長的展開。 在電磁頻譜中，可見光光譜的波長從380nm延伸到780nm。本質(zhì)上，這個光譜對應(yīng)于從大約 400到790THZ的頻率范圍。這個相對較寬的光譜支持具有多種顏色的光源，提供了用于通信的多個信道。
可見光光譜的放大部分是光色波長范圍的粗略映射。然而在可見光光譜中的顏色之間的轉(zhuǎn)換實際上是逐漸的。
圖2示出了根據(jù)本公開的原理的不同類型和顏色的光源的譜寬和波長中的變化的示例。波長間隔與圖1的波長間隔相一致。每個光源的譜寬和波長還取決于制造過程中所使用的材料的性質(zhì)。發(fā)出可見光的任何光學(xué)光源都可以用作VLC光源。例如，VLC光源可以是任何的發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)、LED燈、以及固態(tài)燈。
這里，顏色標(biāo)簽和對應(yīng)的波形是可廣泛使用的彩色光源的示例。具體來講，針對以下光源示出按照波長的相對密度超藍(lán)(Ultra Blue)、純藍(lán)(Pure Blue)、兩種類型的超綠(Ultra Green)、高效綠(High Efficiency Green)、黃、橙、高效紅(High Efficiency Red)、紅、超紅、以及亮紅。需要注意的一點是，針對超綠示出了兩個波。這反映了一種可能性，即，由于用來制造光源的材料和過程不同，具有相同顏色的兩個光源可能在光譜性質(zhì)方面存在不同。如例示中可以看出的，取決于光源的選擇，由于譜寬重疊，存在兩個光源的輸出可能相互干擾的可能性。例如，由于顯著地重疊，峰值在470nm(.640THz)并且具有大約 400nm到M0nm(. 555THz_750THz)的范圍的純藍(lán)將干擾峰值在555nm(. 540THz)并且具有大約430nm到575nm(. 520THz-700THz)的范圍的超綠。在這種情況下，在給定時間，僅有一個光源能用于傳輸。
圖3示出了根據(jù)本公開的實施例的VLC設(shè)備。在圖3中示出的VLC設(shè)備300僅僅是用于例示。其他實施例也可以使用，而不脫離本公開的范圍。
VLC設(shè)備300可以是能夠發(fā)送和/或接收彩色可見光的任何類型的電子設(shè)備。例如，并且非限制的，VLC設(shè)備300可以是蜂窩式電話、個人數(shù)字助理(PDA)、智能電話、便攜式計算機、頭戴式耳機、健康監(jiān)控設(shè)備、傳感器、接入點、遙控設(shè)備、個人存儲設(shè)備、視頻顯示設(shè)備、遠(yuǎn)程光束探測器(beam-finder)、全球定位系統(tǒng)設(shè)備、汽車、或者介質(zhì)設(shè)備(諸如錄像機、MP3播放器等)。
VLC設(shè)備300可以包括控制器305。控制器305可以是被配置來控制VLC設(shè)備300 的操作的微控制器、處理器、處理器陣列。控制器可以被配置來在鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間與其他VLC設(shè)備交換VLC設(shè)備的能力信息。在一些實施例中，控制器305被配置來使VLC設(shè)備300與另一個VLC設(shè)備配對。
VLC設(shè)備300可以包括耦接到控制器305的發(fā)射機310和接收機315中的至少一個。在一個實施例中，發(fā)射機310和接收機315可以是VLC設(shè)備300的主發(fā)送/接收設(shè)備， 并且經(jīng)由接口(未示出)耦接到控制器305，該接口被適配為使得控制器305能夠使用發(fā)射機310和接收機315在與另一個VLC設(shè)備進行鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間在MAC中進行能力字段交換。發(fā)射機310包括發(fā)送路徑(Tx)，其被配置來經(jīng)由一個或多個光源312發(fā)送數(shù)據(jù)信號和消息。雖然在VLC設(shè)備300上僅示出了一個光源312，但是發(fā)射機310可以耦接到多個光源。接收機315包括接收路徑(Rx)，其被配置來經(jīng)由光傳感器317從其接收數(shù)據(jù)信號和消息。光傳感器是能夠檢測到光的任何組件，諸如但不限于光電二極管(PD)。在未具體示出的一些實施例中，VLC設(shè)備300包括發(fā)射機310和接收機315作為單一收發(fā)機。
VLC設(shè)備300還可以包括存儲器320。根據(jù)一些實施例，控制器305可操作地將信息存儲在存儲器320中。存儲器320可以是任何計算機可讀介質(zhì)，例如，存儲器320可以是能夠包含、存儲、通信、傳播、或發(fā)送由控制器305或其他計算機相關(guān)的系統(tǒng)或方法使用的計算機程序、軟件、固件、或者數(shù)據(jù)的任何電子、磁性、電磁、光學(xué)、電光(electro-optical)、 電機械(electro-mechanical)、和/或其他物理設(shè)備。在一些這樣的實施例中，控制器305 被配置來運行存儲在存儲器(未示出)中的多個指令，所述指令被配置來使得控制器305 執(zhí)行VLC設(shè)備300的許多操作。在未具體示出的一些實施例中，控制器305可以包括內(nèi)建存儲器。在一些實施例中，VLC設(shè)備300可以包括用戶接口(UI)325。UI 325耦接到控制器 305。UI 325被配置來接收來自用戶的一個或多個輸入，以便指導(dǎo)(direct) VLC設(shè)備300的功能。例如，并且非限制的，UI 325能夠被配置來以成對的模式放置(Place)VLC設(shè)備300， 從而VLC設(shè)備300開始與其他VLC設(shè)備進行鏈接建立和相關(guān)聯(lián)的搜索操作。在一些實施例中，UI 325可以是輸入/輸出(I/O)端口，其被適配為耦接到外部設(shè)備，例如個人計算機，從而用戶能夠使用外部設(shè)備指導(dǎo)VLC設(shè)備300中的操作或?qū)⒗缃橘|(zhì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲在VLC 設(shè)備300中。在未具體示出的一些實施例中，UI 325是可選的。在一些實施例中，控制器305被預(yù)配置來使得VLC設(shè)備300發(fā)起與其他VLC設(shè)備300的鏈接建立和相關(guān)聯(lián)。VLC設(shè)備300可以響應(yīng)于從第二 VLC設(shè)備接收的配對信號 (pairing signal)與第二 VLC設(shè)備鏈接。在一些實施例中，第二(secondary)設(shè)備111被配置來主動搜索并與VLC設(shè)備300配對。另外，在一些實施例中，控制器305可以被配置來限制VLC設(shè)備300，從而VLC設(shè)備 300在任何給定時間僅與一個其他VLC設(shè)備進行鏈接。在一些實施例中，VLC設(shè)備300可以與一個其他VLC設(shè)備進行鏈接，但是檢測其他VLC設(shè)備的存在。在進行任何通信傳輸時，知道用于發(fā)送和接收的頻率或頻帶對獲得互操作性和性能優(yōu)勢而言是有益的。這是需要的，以便適當(dāng)?shù)陌l(fā)射機和接收機能夠互操作并實現(xiàn)良好的性能。一些優(yōu)勢的示例如下干擾處理指示期望的頻帶能夠避免輕接收機濾波器經(jīng)受不希望的干擾，如果接收機具有多個PD和濾波器。信道選擇如果設(shè)備支持多個LED，為了最好的性能和網(wǎng)絡(luò)容量，能夠優(yōu)化鏈接以選擇期望的LED或LED集合。這要求知道不同光源的頻帶。在RX過濾不希望的TX發(fā)射一些白色LED利用藍(lán)色LED和黃色熒光物(yellow phosphor)來設(shè)計。這種黃色熒光物由于符號間干擾而能夠降低數(shù)據(jù)速率(data rate)。藍(lán)色濾波器可以用來通過過濾黃色熒光物增加數(shù)據(jù)速率。在接收機處知道藍(lán)色LED和黃色熒光物可以幫助改善具有藍(lán)色濾波器的接收機的性能。頻分復(fù)用(FDD)模式支持由于接近，在LED和光電二極管(PD)之間可能存在自干擾。如果設(shè)備以FDD模式在一定顏色上進行傳輸(例如，在RX/空閑模式期間的可見性模式以維持可見性)，如果能夠在多種顏色之間進行區(qū)分，就不希望在相同的顏色上進行接收。知道什么頻帶正被用于發(fā)送以及支持什么頻帶能夠影響接收機選擇反向鏈接傳輸。為了支持這樣的特征，提出頻帶計劃以便將可見光光譜劃分為多個通信信道。圖 4示出了根據(jù)本公開的實施例的可見光通信的示例頻帶計劃400。頻帶計劃400通過為每個邏輯信道劃分頻帶(即，頻率范圍)為MAC中的七個邏輯信道提供支持。如頻帶計劃400 中所示，已經(jīng)分配了改變譜寬的七個頻帶。然而，為了在不知道接收機能力的情況下支持相關(guān)聯(lián)以及支持單向廣播，VLC接收機可以利用任何類型的光學(xué)光源在整個可見光光譜上支持接收。頻帶計劃400僅僅是一個示例，因為頻帶計劃事實上(virtually)可以具有任何數(shù)量的頻帶。如所示，頻帶計劃400是靈活的并且能夠根據(jù)由制造商生產(chǎn)的光源的普通顏色來組織。在可見光通信的情況下，每個頻帶可以對應(yīng)于MAC中的邏輯信道。而且，每個頻帶可以與預(yù)定的索引值相關(guān)聯(lián)，如頻帶列(Frequency Band column)中所示。在頻帶計劃 400中，索引值可以表現(xiàn)為提議的代碼列(Proposed Code column)中的三位二進制代碼，并且以從最低到最高頻率的順序來排列。頻帶計劃400可以在控制器305、發(fā)射機310、接收機315中硬連線(hard-wired)，或者存儲在VLC設(shè)備300的存儲器中。
因為光譜性質(zhì)主要取決于材料，可以存在眾多類型的光源。此外，生產(chǎn)發(fā)光體(諸如LED)的制造商通常不考慮發(fā)光體在VLC通信中的使用，而是一般受到審美和材料成本的支配。同樣，制造商能夠制作跨越多個頻帶的光源，這就造成了一個問題，即，如何能夠指示跨越多個頻帶以及這樣的光源如何能夠在VLC設(shè)備中得到支持。諸如IEEE 802. Iln的標(biāo)準(zhǔn)提供了“信道綁定(channel bonding) ”的概念，其中，兩個通信信道被綁定以提供更高的數(shù)據(jù)速率。本公開改變了這個概念，以提供靈活的頻帶計劃，該頻帶計劃利用聚集的頻帶來指示跨越多個頻帶的光源。
圖5和圖6示出了根據(jù)本公開的實施例的意圖的和非意圖的傳輸?shù)氖纠?br> 信道聚集被用來指示在提議的頻帶計劃中跨越多個頻帶的光學(xué)源(optical source)，并且由于選擇光學(xué)光源而意圖在多個頻帶上進行傳輸。保護信道被用來指示非意圖地泄漏到其他頻帶中的光學(xué)源，為了更高的性能，這些光學(xué)源的信息可以在接收機處丟棄。
在圖5，光源在兩個相鄰的、非重疊的頻帶Band i和Band j上發(fā)送意圖的傳輸 510。也就是，由光源發(fā)射的光的顏色跨越Band i和Band j。這是聚集頻帶的示例，因為兩個頻帶都被用來發(fā)送意圖的傳輸510。在這種情況下，發(fā)射機和接收機可以在包括合并 Band i和Band j的聚集頻帶的信道上進行通信，以便適應(yīng)由光源產(chǎn)生的信號510。然而， 這僅僅是一個示例，因為聚集頻帶可以為了適應(yīng)光源而包括多于兩個頻帶。
在圖6中，光源既造成在Band i上的意圖的傳輸520又造成跨越Band p. Band q、以及Band r的非意圖的傳輸530。當(dāng)光源泄露到其他頻帶時，可能發(fā)生非意圖的傳輸 530。泄露傳輸(leakage transmission)可能在可見光通信期間造成干擾。例如，具有藍(lán)色 (bluish tint)的白色LED可以實際上是具有黃色熒光物的藍(lán)色LED。藍(lán)色LED是在Band i上進行發(fā)送的意圖的發(fā)射機，而黃色熒光物是造成跨越Band p.Band q、以及Band r的泄露的非意圖的發(fā)射機。藍(lán)色LED比黃色熒光物具有更高的頻率響應(yīng)時間，所以期望在從藍(lán)色LED光源進行發(fā)送時在接收機處濾除(filtering out)Band ρ,Band q、以及Band r(即， 非意圖的傳輸530)，以便減少干擾并實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。
目的在于允許VLC設(shè)備300事實上使用任何可用光源來建立通信信道。這些概念在介質(zhì)訪問控制(MAC)級中的信息能力中提供，并且不影響物理(PHY)層或照明。
本公開的每一個實施例都采用其中每個頻帶從低頻到高頻索引為‘0’、‘1’、 ‘2’.......M-I的頻帶計劃，其中，M等于頻帶計劃中的頻帶總數(shù)。
根據(jù)本公開的實施例，位映射被用來指示信道聚集。相同的位映射格式可以用來指示保護信道，該保護信道指示來自光源312的泄露傳輸。在與另一個VLC設(shè)備進行鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間，將位映射作為在MAC中的能力字段交換的一部分從VLC設(shè)備300的發(fā)射機310發(fā)送，用于雙向通信或單向廣播(IB/VB)。在這種情況下，當(dāng)與新的設(shè)備相關(guān)聯(lián)時， 發(fā)送VLC設(shè)備將一個或多個位映射發(fā)送給另一個VLC設(shè)備的接收機，以便通信其傳輸能力， 即光源數(shù)量、激活什么頻帶、是否聚集任何頻帶、以及是否有任何泄露傳輸。如果聚集多個頻帶或者多個光學(xué)源同時傳輸，那么因為接收機的能力未知，所以相同的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)在設(shè)備發(fā)現(xiàn)期間在前導(dǎo)碼和標(biāo)頭期間在所有的光學(xué)源上發(fā)送。關(guān)于信道聚集和保護信道支持的細(xì)節(jié)在MAC的PHY能力信息元素中提供。在實施例中，用于定義保護彩色信道或聚集信道的標(biāo)準(zhǔn)基于帶外泄露(out-of-band leakage)，諸如超出最大信道內(nèi)值(in-charmel valUe)20dB。對于雙向通信模式，發(fā)送設(shè)備應(yīng)當(dāng)在設(shè)備發(fā)現(xiàn)和相關(guān)聯(lián)期間使用PHY能力來指示信道聚集和保護信道支持。圖7、圖8和圖9示出了根據(jù)本公開的實施例的聚集和保護位映射。在圖7中，組合的位映射602是由VLC設(shè)備發(fā)送的可變長度的位映射，對于VLC設(shè)備的每種光學(xué)源類型 (例如每個LED)，組合的位映射包括聚集位映射和相應(yīng)的保護位映射。基于頻帶計劃400， 組合的位映射602的長度等于‘η’組八位字節(jié)(octet)，其中‘η’是光學(xué)源類型的數(shù)量(例如LED的數(shù)量)。每組八位字節(jié)包括用于光學(xué)源類型的聚集位映射和相應(yīng)的保護位映射的八位字節(jié)。八位字節(jié)605是可以用來代表用于諸如發(fā)射機310的光源312的一個光源(例如一個LED)的聚集位映射或保護位映射的8位位映射的示例。位映射中位的數(shù)量被設(shè)置為頻帶計劃(諸如頻帶計劃400)中的頻帶數(shù)量，并且位映射中位的位置對應(yīng)于索引值(即， 頻帶計劃中的頻帶)。同樣，八位字節(jié)605中的前七位被分配給頻帶計劃400中的七個頻帶，而第八位是未分配的或者是為一些其他目的而保留的。組合的位映射602具有聚合(group)所有聚集位映射的第一部分和聚合所有保護位映射的第二部分，其僅僅是組合的位映射的一個示例，而沒有限制本公開的范圍。例如， 在另一個實施例中，組合的位映射可以聚合每組八位字節(jié)，以便每個位映射要么是聚集位映射要么是保護位映射。組合的位映射的格式將主要取決于每種聚集和保護位映射的格式。圖8和圖9示出了使用八位字節(jié)605的格式的聚集和保護位映射。而且，圖8、圖9、圖 10、圖11、圖13、圖14、圖15和圖16中的示例位映射合并了頻帶計劃400的頻率分配。同樣，所示的示例位映射包含了用于七個頻帶的位布置。位映射包含未使用的位的實施例可以將未使用的位設(shè)置為零(‘0’)。在圖8中，聚集位映射610和保護位映射615對應(yīng)于圖5中所示的傳輸。假設(shè)Band i對應(yīng)于索引值‘1’，Band j對應(yīng)于索引值‘2’，而且頻帶計劃包含七個頻帶，諸如頻帶計劃 400。在這個示例中，發(fā)射機的激活的頻帶為Band i和Band j。位映射中的位數(shù)被設(shè)置為頻帶計劃中的頻帶數(shù)量，而且聚集位映射610可以表現(xiàn)為‘0110000’。也就是，聚集位映射的每個位的位置從左到右對應(yīng)于索引值，其與頻帶計劃400中的頻帶相關(guān)聯(lián)。在對應(yīng)于激活的頻帶的位的位置處的值被設(shè)置為‘1’。當(dāng)光源跨越多個頻帶進行意圖地傳輸時，聚集位映射用來指示激活的頻帶。在這個示例中，保護位映射615將為‘0000000’，因為沒有泄露傳輸。在圖9中，聚集位映射620和保護位映射625對應(yīng)于圖6中所示的兩個傳輸。假設(shè)Band i對應(yīng)于索引值‘1’，Band p. Band q、以及Band r分別對應(yīng)于索引值‘3’、‘4’、以及‘5’，而且頻帶計劃400被用來構(gòu)造聚集位映射620和保護位映射625。Band i包含意圖的傳輸520，而且Band p. Band q、以及Band r包含非意圖的泄露傳輸530。使用針對圖8描述的相同位映射格式，聚集位映射620被設(shè)置到‘0100000’，而保護位映射625被設(shè)置到 ‘0001110，。
應(yīng)當(dāng)注意到，支持每個光源的頻率頻帶計劃(frequency bandplan)可以被指示為聚集位映射的一部分。例如，聚集位映射625可以用來指示激活的頻帶，即使沒有實際的頻帶聚集。這消除了在MAC中的單獨字段中單獨通知信道支持能力的需要。
圖10和圖11示出了根據(jù)本公開的另一個實施例的使用運行長度(rim-length) 類型的編碼的聚集和保護位映射。使用運行長度編碼的位映射包含兩種數(shù)字表現(xiàn)形式—— 開始位位置702和頻帶數(shù)量704。這種最優(yōu)化能夠幫助減少使用的位數(shù)，特別是對于大量的信道。這種優(yōu)化利用了以下事實僅需要log2(m)個位來指示開始位置(其中m是頻帶計劃中的頻帶數(shù)量，而log2()值被四舍五入到下一個整數(shù))，并且典型的光源可能不跨越兩個或三個頻帶。這能夠既應(yīng)用于全部信道聚集又應(yīng)用于保護信道。權(quán)衡(tradeoff)在于可能無法有效代表在意圖的或非意圖的傳輸中的中斷(discontinuities)。
圖10示出了對應(yīng)于圖5的傳輸?shù)木奂挥成?10和保護位映射715。再次假設(shè) Band i對應(yīng)于索引值‘1’，Band j對應(yīng)于索引值‘2’，而頻帶計劃包含七個頻帶，諸如頻帶計劃400。開始位置702具有三位長度，因為頻帶計劃400包含七個頻帶，并且log2 (7)四舍五入到下一個整數(shù)三。頻帶數(shù)量704具有兩位長度，因為典型光源可能不跨越多于兩個或三個頻帶。因此，聚集位映射710為‘00110，( ‘001’是開始位置，而且‘10’用于兩個頻帶)，而保護位映射715為‘00000’，因為沒有泄露傳輸。
在圖11中，聚集位映射720和保護位映射725對應(yīng)于圖6中所示的兩個傳輸。假設(shè)Band i對應(yīng)于索引值‘1’，Band p. Band q、以及Band r分別對應(yīng)于索引值‘3’、‘4’、以及‘5’，而且頻帶計劃400被用來構(gòu)建聚集位映射720和保護位映射725。Band i包含意圖的傳輸520，而Band p.Band q、以及Band r包含非意圖的泄露傳輸530。使用針對圖10描述的相同的運行長度類型的編碼和位映射格式，聚集位映射720被設(shè)置為‘00101’ ( ‘001’ 是開始位置，而且‘01’用于單一激活頻帶)，而且保護位映射725被設(shè)置為‘01111’( ‘011’ 是開始位置，而且‘11’用于由非意圖的傳輸530跨越的三個頻帶)。應(yīng)當(dāng)注意到，圖10和圖11示出了一種使用運行長度類型編碼的具體方法，而并不意味著僅使用的格式。
圖12-14示出了根據(jù)本公開的實施例的合并的聚集和保護信道位映射。在這種實施例中，保護信道位映射和聚集信道位映射可以被組合到單一位映射中。具有2*m-l位長度(其中m是頻帶計劃中頻帶的數(shù)量)的位映射可以被用于指示VLC設(shè)備的彩色頻帶聚集和保護信道位映射。兩個位被用來代表每個頻帶。合并的映射810示出了每兩個位組合如何被映射為信道的特定用途?！?0’指示頻帶沒有被使用?！?1’指示保護頻帶?！?0’指示頻帶被用作激活的頻帶但未被聚集?！?1’指示頻帶被用作激活的頻帶而且被聚集。在一些實施例中，‘11’指示該頻帶與先前頻帶聚集，而在其他一些實施例中，‘11’指示該頻帶與下一個頻帶聚集。
圖13示出了使用在合并的映射810中描述的兩位組合來代表每個頻帶的、對應(yīng)于圖5的傳輸?shù)暮喜⒌奈挥成?20和825。假設(shè)Band i對應(yīng)于索引值‘1’，Band j對應(yīng)于索引值‘2’，而且頻帶計劃包含七個頻帶，諸如頻帶計劃400。合并的位映射820和825中每一個既指示全部聚集又指示保護信道，并且具有13位長度。在合并的位映射820中，位組合‘ 11’指示向后聚集(即，該頻帶與先前頻帶聚集)。在合并的位映射825中，位組合‘11’指示向前聚集(即，該頻帶與下一個頻帶聚集)。圖14示出了使用在合并的映射810中描述的兩位組合來代表每個頻帶的、對應(yīng)于圖6的傳輸?shù)暮喜⒌奈挥成?30和835。假設(shè)Band i對應(yīng)于索引值‘ 1’，Band ρ> Band q、 以及Band r分別對應(yīng)于索引值‘3’、‘4’、以及‘5’，而且頻帶計劃400被用來構(gòu)建合并的位映射830和835。合并的位映射830指示向后聚集，而合并的位映射835指示向前聚集。在合并的位映射830和835 二者中，Band ‘1’由‘10’代表(用作沒有被聚集的激活頻帶的頻帶)，而Band ‘3’、Band ‘4’、以及Band ‘5’中的每一個由‘01’代表(用作保護頻帶的頻帶)。在一些實施例中，每個頻帶可以由兩位來代表，而不管位組合是否指示向前或向后聚集，合并的位映射將具有an位長度，其中m等于頻帶計劃中的頻帶數(shù)量。圖15示出了根據(jù)本公開的實施例的代表多個光源的合并的位映射。使用在合并的映射810中描述的兩位組合，有可能在單一位映射中代表多個光源。假設(shè)在不同光源之間的保護和傳輸頻帶中沒有重疊，則不需要為每個光源創(chuàng)建單獨的位映射。這是因為“使用但沒有聚集的頻帶”位組合(‘10’ )用作多個光源的自然劃分(natural demarcation) 0 例如，Band 1的‘10’接著是Band 2的‘10’意味著兩個單獨的光源，而Band 1的‘10’接著是Band 2的‘11’(或者如果是向前聚集則是‘11’接著是‘10’)意味著頻帶聚集，即， 進行傳輸?shù)墓庠纯缭搅藘蓚€相鄰頻帶。合并的位映射910和920兩者示出代表兩個激活光源的合并的位映射。第一光源具有跨越Band 1和Band 2的頻譜。第二光源具有在Band 5內(nèi)的頻譜。使用向后聚集的合并的位映射910利用Band 1的‘10’接著是Band 2的‘11’來代表第一光源的聚集頻帶 912，并且利用Band 5的‘10’來代表第二光源的單一頻帶914。使用向前聚集的合并的位映射920利用Band 1的‘11，接著是Band 2的‘ 10，來代表第一光源的聚集頻帶922，并且利用Band5的‘10，來代表第二光源的單一頻帶924。圖16示出了根據(jù)本公開的實施例的使用標(biāo)記符1020劃分代表來自VLC設(shè)備的多個光源的位映射1010中的聚集頻帶。在這個特定示例中，位映射1010代表兩個光源。在位映射1010中，第一光源由聚集頻帶1022代表，而第二光源由單一頻帶IOM代表。對于 VLC設(shè)備的彩色頻帶，標(biāo)記符可以插入到兩個聚集頻帶之間以分離聚集頻帶。例如，標(biāo)記符可以用來指示聚集頻帶的結(jié)束或新聚集頻帶的開始。在位映射1010中，標(biāo)記符1020指示在Bandl和Band 2上發(fā)送的第一光源的聚集頻帶1022的結(jié)束。標(biāo)記符1020可以以log2(m)個位來代表以指示分離的位置(其中m是頻帶計劃中的頻帶數(shù)量，而log2()計算被四舍五入到下一個整數(shù))。標(biāo)記符1020可以實現(xiàn)為邊界的單獨描述，而不包括在位映射中。標(biāo)記符1020還可以是用來區(qū)分保護和聚集信道兩者的轉(zhuǎn)換的多個位。圖17示出了根據(jù)本公開的實施例的用于在鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間將能力信息發(fā)送到接收VLC設(shè)備的過程1100。在圖17中示出的過程1100的實施例僅是示例。其他實施例可以使用而不脫離本公開的范圍。為了將過程1100和1200放在上下文中，發(fā)送VLC設(shè)備生成描述其發(fā)射機的MAC能力的一個或多個位映射。發(fā)送VLC設(shè)備在鏈接建立期間發(fā)送位映射。一個或多個位映射可以包括，但不限于，每個光源的激活頻帶、激活頻帶的聚集、以及保護信道。位映射可以為針
11對圖8-9、圖10-11、圖12-14、圖15和圖16描述的任何格式，或者為支持諸如頻帶計劃400 的頻帶計劃的任何其他格式。
在塊1110，諸如VLC設(shè)備300的發(fā)射機305的控制器生成聚集位映射，該聚集位映射指示第一設(shè)備的VLC發(fā)射機是否使用包括多個激活頻帶的至少一個聚集頻帶。也就是， 控制器應(yīng)用頻帶計劃(諸如頻帶計劃400)，以便將聚集頻帶中的每個激活頻帶映射到位映射中相對應(yīng)的索引值或代碼。激活頻帶指示發(fā)送VLC設(shè)備的光源能夠在其上發(fā)送數(shù)據(jù)的 VLC頻帶。
在塊1120，控制器生成識別一組保護頻帶的保護位映射。每個保護頻帶指示由發(fā)送VLC設(shè)備的光源導(dǎo)致的泄露傳輸。換句話說，保護位映射識別各個光學(xué)源非意圖地泄露到其它頻帶的保護信道。識別保護信道允許在接收機處丟棄錯誤信息并改善性能。如先前所述，泄露傳輸可能由于制造光源中使用的材料所引起。接收機可以設(shè)置許多保護信道，以濾除泄露傳輸。接收VLC設(shè)備還可以包括濾波器，其能夠用來在一定頻帶濾除非意圖的傳輸。在這個實施例中，接收VLC識別的控制器可以確定相應(yīng)的濾波器對于位映射中指示的每個保護信道頻帶是否可用，并且激活相應(yīng)的濾波器。在一些實施例中，這些操作可以由接收機315執(zhí)行。
在塊1130，聚集和保護位映射在能力信息交換信號中發(fā)送。在實施例中，聚集和保護位映射可以分離地生成和發(fā)送?？商鎿Q地，聚集和保護位映射可以一起發(fā)送，如塊1130 中所示。
在一些實施例中，兩個VLC設(shè)備可以在鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間進行雙向通信。圖 18示出了根據(jù)本公開的一些實施例的用于在鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間在兩個VLC設(shè)備之間交換能力信息的過程1200。在圖18中示出的過程1200的實施例僅用于例示。其他實施例也可以使用而不脫離本公開的范圍。
在塊1210，在鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間，在MAC層中的能力字段交換期間，第一 VLC 設(shè)備的接收機從第二 VLC設(shè)備的發(fā)射機接收一個或多個位映射。在塊1220，第一 VLC設(shè)備的控制器識別來自一個或多個位映射的聚集位映射，并確定由發(fā)射機聚集的多個功能頻帶。也就是，位映射中的索引值或代碼被映射到頻帶計劃(諸如頻帶計劃400)中相應(yīng)的頻帶，以確定標(biāo)記(make up)聚集頻帶的功能頻率。功能頻帶是第二 VLC設(shè)備的光源能夠在其上發(fā)送數(shù)據(jù)的VLC頻帶。
此時，第一 VLC設(shè)備可以基于可用性或性能來選擇多個功能頻帶的子集。例如，一些頻帶可以因與另一個設(shè)備進行通信而被保留，或者由于許多原因而不可用。在塊1230，第一 VLC設(shè)備將指示包括至少一個功能頻帶的聚集信道的響應(yīng)發(fā)回到第二 VLC設(shè)備。
類似地，第一 VLC設(shè)備的接收機確定一個或多個位映射是否還指示來自第二 VLC 設(shè)備的發(fā)射機的泄露傳輸?shù)囊唤M保護頻帶。每個保護頻帶還映射到頻帶計劃。接收機設(shè)置保護信道以濾除泄露傳輸。接收機可以通過忽略在對應(yīng)于保護信道的頻帶上接收的信號來設(shè)置保護信道?？商鎿Q地，接收機可以具有許多濾波器來濾除具體頻帶。
當(dāng)從第一 VLC設(shè)備接收到響應(yīng)信號時，第二 VLC設(shè)備可以開始通過在響應(yīng)中所指示的功能頻帶上發(fā)送數(shù)據(jù)。由第一 VLC設(shè)備發(fā)送的響應(yīng)可以使用從第二 VLC設(shè)備接收的相同位映射格式。在一些實施例中，VLC設(shè)備可能能夠使用多個位映射格式來交換MAC能力。
雖然已經(jīng)僅以一個發(fā)送VLC設(shè)備和一個接收VLC設(shè)備描述的MAC能力交換過程，但是兩個VLC設(shè)備可以在用于雙向通信的鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間發(fā)送和接收位映射。
雖然已經(jīng)以示范性實施例描述了本公開，可以向本領(lǐng)域技術(shù)人員提出各種變化和修改。本公開意圖涵蓋落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的這樣的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括生成聚集位映射，該聚集位映射指示第一設(shè)備的可見光通信(VLC)發(fā)射機是否使用包括多個激活頻帶的至少一個聚集頻帶；以及在能力信息交換(CIE)信號中將聚集位映射發(fā)送到第二設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括生成保護位映射，該保護位映射識別一組保護頻帶，其中，每個保護頻帶指示來自所述 VLC發(fā)射機的泄露傳輸；以及在所述CIE信號中將保護位映射發(fā)送到第二設(shè)備。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，包括聚集和保護位映射的CIE信號在與第二設(shè)備進行鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間、通過介質(zhì)訪問控制(MAC)層發(fā)送。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述聚集和保護信道位映射中的每一個代表頻帶計劃的多個預(yù)定義的頻帶，其中，每個預(yù)定義的頻帶代表可見光光譜的一部分，并且其中， 每個預(yù)定義的頻帶與MAC層中的邏輯信道相關(guān)聯(lián)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，對于第一設(shè)備中的每個光源類型，所述CIE信號包括聚集位映射和保護位映射中的至少一個。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述聚集和保護位映射的每一個中的位數(shù)等于所述多個預(yù)定義的頻帶的數(shù)量，并且其中，所述聚集和保護位映射中的每個位代表相應(yīng)的預(yù)定義的頻帶。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述聚集和保護信道位映射的數(shù)量取決于光源類型的數(shù)量。
8.—種可見光通信(VLC)設(shè)備，包括發(fā)射機，配置來發(fā)送VLC信號；以及控制器，配置來生成聚集位映射，該聚集位映射指示第一設(shè)備的發(fā)射機是否使用包括多個激活頻帶的至少一個聚集頻帶，并且將所述聚集位映射包括在將要發(fā)送給第二設(shè)備的能力信息交換(CIE)信號中。
9.如權(quán)利要求8所述的VLC設(shè)備，其中，所述控制器還被配置來生成識別一組保護頻帶的保護位映射，其中，每個保護頻帶指示來自VLC發(fā)射機的泄露傳輸；以及將所述保護位映射包括在將要發(fā)送給第二設(shè)備的所述CIE信號中。
10.如權(quán)利要求9所述的VLC設(shè)備，其中，所述控制器使得包括聚集和保護位映射的 CIE信號在與第二設(shè)備進行鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間、通過介質(zhì)訪問控制(MAC)層發(fā)送。
11.如權(quán)利要求10所述的VLC設(shè)備，其中，所述聚集和保護信道位映射中的每一個代表頻帶計劃中的多個預(yù)定義的頻帶，其中，每個預(yù)定義的頻帶代表可見光光譜中的一部分，并且其中，每個預(yù)定義的頻帶與所述MAC層中的邏輯信道相關(guān)聯(lián)。
12.如權(quán)利要求9所述的VLC設(shè)備，其中，所述控制器還被配置來對于所述VLC設(shè)備中的每個光源類型，將所述聚集位映射和所述保護位映射中的至少一個包括在所述CIE信號中。
13.如權(quán)利要求11所述的VLC設(shè)備，其中，所述聚集和保護位映射中的每一個中的位數(shù)等于所述多個預(yù)定義的頻帶的數(shù)量，其中，所述聚集和保護位映射中的每個位代表相應(yīng)的預(yù)定義的頻帶。
14.如權(quán)利要求12所述的VLC設(shè)備，其中，所述聚集和保護信道位映射的數(shù)量取決于光源類型的數(shù)量。
15.一種非瞬時存儲介質(zhì)，包括在支持可見光通信(VLC)的設(shè)備中使用的軟件指令，該軟件指令在由控制器運行時執(zhí)行方法，該方法包括生成聚集位映射，該聚集位映射指示第一設(shè)備的可見光通信(VLC)發(fā)射機是否使用包括多個激活頻帶的至少一個聚集頻帶；以及在能力信息交換(CIE)信號中將聚集位映射發(fā)送到第二設(shè)備。
16.如權(quán)利要求15所述的非瞬時存儲介質(zhì)，還包括軟件指令，用于生成保護位映射，該保護位映射識別一組保護頻帶，其中，每個保護頻帶指示來自所述 VLC發(fā)射機的泄露傳輸；以及在所述CIE信號中將保護位映射發(fā)送到第二設(shè)備。
17.如權(quán)利要求16所述的非瞬時存儲介質(zhì)，其中，包括聚集和保護位映射的CIE信號在與第二設(shè)備進行鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間、通過介質(zhì)訪問控制(MAC)層發(fā)送。
18.如權(quán)利要求17所述的非瞬時存儲介質(zhì)，其中，所述聚集和保護信道位映射中的每一個代表頻帶計劃的多個預(yù)定義的頻帶，其中，每個預(yù)定義的頻帶代表可見光光譜的一部分，并且其中，每個預(yù)定義的頻帶與MAC層中的邏輯信道相關(guān)聯(lián)。
19.如權(quán)利要求16所述的非瞬時存儲介質(zhì)，其中，對于第一設(shè)備中的每個光源類型，所述CIE信號包括聚集位映射和保護位映射中的至少一個，并且其中，聚集和保護信道位映射的數(shù)量取決于光源類型的數(shù)量。
20.如權(quán)利要求18所述的非瞬時存儲介質(zhì)，其中，所述聚集和保護位映射的每一個中的位數(shù)等于所述多個預(yù)定義的頻帶的數(shù)量，并且其中，所述聚集和保護位映射中的每個位代表相應(yīng)的預(yù)定義的頻帶。
全文摘要
公開了支持可見光通信(VLC)的方法、裝置、以及非瞬時計算機可讀存儲介質(zhì)，其在與其它啟動的VLC設(shè)備進行鏈接建立和相關(guān)聯(lián)期間，在介質(zhì)訪問控制(MAC)層中交換用于能力字段交換的位映射。生成聚集位映射以指示第一設(shè)備的可見光通信(VLC)發(fā)射機是否使用包括多個激活頻帶的至少一個聚集頻帶。在能力信息交換(CIE)信號中將聚集位映射發(fā)送到第二設(shè)備。還生成識別一組保護頻帶的保護位映射，并在CIE信號中發(fā)送。每個保護頻帶指示來自VLC發(fā)射機的泄露傳輸。
文檔編號H04B10/10GK102549947SQ201080046451
公開日2012年7月4日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者F.坎, S.拉加戈帕爾, 孫載承, 李英 申請人:三星電子株式會社